Investigación

 

Aplicación de un recubrimiento de TiAIN para el incremento de la resistencia al desgaste de una compuerta de paso fabricada en acero T9

 

J. Montes de Ocaª^,b, H.J. Gonzálezª, E. Solís^c, J. Moreno^d y J. Muñoz–Saldaña^e

 

ªCentro de Investigación en Ciencia Aplicada y Tecnología Avanzada del Instituto Politécnico Nacional, Unidad Altamira, Km 14.5 Carr. Tampico–Puerto industrial Altamira, 89600, Altamira, Tamaulipas, México.

^b Centro de Investigación en Ciencia Aplicada y Tecnología Avanzada del Instituto Politécnico Nacional, Unidad Querétaro, Cerro Blanco 141, Col. Colinas del Cimatario, 76148, Querétaro, México, e–mail: jmontedeocav@ipn.mx

^c Hy–Teck Fluid Power, Blvd. A. López Mateos No. 310 Pte. Col. Nvo. Aeropuerto, 89337 Tampico, Tamps. México.

^d Departamento de Ingeniería Metalúrgica, Escuela Superior de Ingeniería Química e Industrias Extractivas del Instituto Politécnico Nacional. UPALM Unidad Zacatenco, 07730, D.F. México.

^e Centro de Investigación y de Estudios Avanzados, Unidad Querétaro. Libramiento Norponiente #2000, fracc. Real de Juriquilla. 76230. Santiago de Querétaro, Qro., México, e–mail: jmunoz@qro.cinvestav.mx

 

Recibido el 21 de abril de 2009
Aceptado el 26 de junio de 2009

 

Resumen

El presente trabajo reporta un estudió para incrementar la resistencia al desgaste de una compuerta de paso esférica (acero T9), mediante la aplicación de un recubrimiento superficial. Dicho estudió comprendió una selección de materiales y de proceso, la elaboración del recubrimiento sobre sustratos y la esfera, ensamble de la compuerta (esfera recubierta) en válvula de paso y finalmente, una evaluación de la válvula en el proceso de la central termoeléctrica. Considerando los diferentes requerimientos, una película de TiAIN elaborada mediante evaporación por arco eléctrico fue seleccionada como recubrimiento para la compuerta. La estructura cristalina, la morfología y la composición química se evaluaron por difracción de rayos X (DRX), microscópica electrónica de barrido (MEB) y espectroscópica de dispersión de energía (EDS), respectivamente. Finalmente, la dureza y módulo de elasticidad del recubrimiento fue evaluado por nanoindentación.

Descriptores: Resistencia al desgaste; recubrimiento de TiAIN; evaporación por arco eléctrico.

 

Abstract

The present work reports a study to increase wear resistance of a ball passage floodgate (steel type T9) trough the application of a thick film (coating). This study have included a material and process selection, synthesis of the coating on steel plates as substrates and spherical device, assembling of the coated floodgate on the ball valves, and finally an evaluation of the valves in the process of a thermoelectric power station. Taking into account the different requirements, a TiAIN coating prepared by cathodic arc evaporation was finally retained. The crystal structure, morphology and chemical composition of the coating were evaluated by x–ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy equipped with an energy dispersive spectrometer (SEM–EDS). Finally, mechanical properties such as hardness and Young modulus were determined by nanoindentation.

Keywords: Wear resistance; TiAIN coating; cathodic arc evaporation.

 

PACS: 52.77.Fv; 62.20.Qp; 81.15.Ef

 

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Reconocimientos

Los autores desean agradecer a la Central termoeléctrica por las facilidades otorgadas para la realización de este trabajo. Asimismo agradecemos el invaluable apoyo aportado por el Instituto Politécnico Nacional, a través de la SIP y la COFAA.

 

Referencias

1. Z. Vivas, N. Alba, H.E. Jaramillo, J. Caicedo y C. Amaya, Memorias del 8° Congreso Iberoamericano de Ingeniería Mecánica. (Universidad de Perú, 2007).        [ Links ]

2. J.A. Montes de Oca et al., J. Vac. Sci. Technol. A. 23 (2005) 394.        [ Links ]

3. H. Holleck y V. Schier, Surf. Coat. Technol. 76 (1995) 328.        [ Links ]

4. M.A. Gómez, Memoria Doctoral No. 08028 (Universidad de Barcelona, España 2005).        [ Links ]

5. J.A. Montes de Oca, Tesis Doctoral No. 2582 (ICMCB Universidad de Burdeos I, Francia 2002).        [ Links ]

6. H. Ohnuma, et al., Surf. Coat. Technol. 177 (2004) 623.        [ Links ]

7. J.P. Manaud, A. Poulon, S. Gómez y Y. LePetitcorps, Surf. Coat. Technol. 202 (2007) 222.        [ Links ]

8. J.A. Montes de Oca, J.A. Galaviz, J.R. Vargas–García, Y. LePetitcorps y J.P Manaud, Rev. Mex. Fís. 53 (2007) 386.        [ Links ]

9. Z. Zhou et al., Surf Coat. Technol. 177 (2004) 198.        [ Links ]

10. Recubrimientos BALINIT Oerlikon Balzers Coating México.        [ Links ]

11. Stan Grainger y Jane Blunt, 2nd Ed. (Engineering Coatings, 1998).        [ Links ]

12. W.C. Oliver y G.M. Pharr, J. Mater. Res., 7 (1992) 1564.        [ Links ]

13. Hong–Ying Chen, Jui–Hong Chen y F. Hsing Lu, Thin Solid Films 516 (2007) 345.        [ Links ]

14. JCPDS – International Center for Diffraction Data, carta 071–5864. (1987).        [ Links ]